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氢储能,渐行渐近
作者:官方 来源:中国能源报 所属栏目:基础知识 发布时间:2021-08-27 10:48
[ 导读 ]近期,国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,氢能被明确纳入“新型储能”。

近期,国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,氢能被明确纳入“新型储能”。

加快新能源储能的大规模部署,建设以新能源为主体的新电力系统尤为关键。研究表明,氢能有望成为一种重要的储能形式,与电化学储能互补,但目前氢能储能产业化程度较低,还需要进一步大规模开发。

理想方案

数据显示,储氢一般分为三种情况。第一种是可再生能源电解水生产氢;二是电解制氢、氢发电,包括燃料电池发电和氢燃料电池汽车在交通运输领域的应用;此外,电解水和二氧化碳产生的氢气合成甲醇,用于储存、运输和应用。换句话说,电解制氢是储氢产业链的源头。

东北证券认为,未来氢能与可再生能源将进一步融合,氢能储能的应用将成为重要的应用场景。

风能和光能发电具有间歇性和波动性的特点。如果风、光发电直接供应给最终用户,会造成频繁停电或电压过高烧毁电器。为了解决上述问题,发电机终端使用大量的电池储存电能,并能补充发电风景时弱,或者选择直接连接到国家电网和使用智能电网吸收不稳定的力量,分时。但业内专家指出,这两种方案都存在成本高、技术难度大等缺点。

“对于风能和光伏发电等不稳定的能源产生来说,氢存储是一个理想的解决方案。水电解制氢可根据电力系统需求随时调整制氢,有效利用风电发电过程中无法在线提供的低质量电能。”北京建通氢能科技有限公司总经理、教研级高级工程师张丽芳表示,该技术路径已经通过多个项目的验证,证明是合理有效的。

“通过建设专用制氢站,利用风力发电形成制氢微网。由于风力发电和弃电的电费不高,生产氢气的成本会相应降低。”张丽芳认为,现在很多的风电场都被浪费了,一旦利用起来,会有很大的好处。

张说,就效率而言,氢存储并不是所有储能方法中最有效的,但它在未来有很大的发展潜力。在整个产业链中,如果将可再生能源与储氢能结合起来,电解制氢、可再生能源储运氢能将发挥重要作用。


 

优势显著

根据国际可再生能源机构的数据,世界上只有4%的氢来自电解水。其余的则来自煤炭、天然气和石化产品。在中国煤多、油少、气少的能源结构中,煤炭制氢占中国产氢总量的60%以上,电解水制氢占中国产氢总量的不到2%。可再生能源制氢具有巨大的未来发展空间。

张说,与化石燃料相比,电解氢的质量非常高,更适合燃料电池的应用。虽然煤炭等传统方法生产的氢更便宜,但在碳峰值和碳中和的背景下,它是不可持续的。

“氢存储与其他形式的存储非常不同。首先,氢作为一种二次能源,可以直接存储,而电化学储能。目前直接存储的能量密度不够高,在未来会有一定的局限性。第二,电化学储能效率很低,但也面临着高安全性和单位能源成本问题,以及燃料电池的重量功率密度可以达到400 w /公斤,体积功率密度可以达到4000 w /公斤,未来有望达到2000 w /公斤,比锂电池150 w / kg - 200 w /公斤,它的开放系统存储允许更长的范围。”

Zhang认为,氢气可以通过储存和运输实现长时间、跨季节的储存,在交通运输、工业和可再生能源等领域有着广泛的应用场景。他强调,现阶段,一些技术节点的氢能存储还需要进一步优化和改进。例如,在水电解制氢厂和加氢站的建设中,考虑到发电功率和电压的大波动,应努力提高电解设备的技术和控制策略水平,以应对电网的大波动。



共谋发展

虽然有一些发电企业对储氢行业感兴趣,但如何布局,能否盈利,是否有足够的终端用户等都是很多关注的问题。张丽芳表示,这种担心是不必要的。目前,国内氢的价格为60-80元/公斤。如果合理利用废弃电,保证低廉的电价,氢的价格会更有竞争力,成本价格可以达到15-18元/kg。随着氢储存的应用越来越广泛,成本将迅速下降,绿色氢的成本很快就会与煤炭的成本持平。

除源氢生产外,东北证券指出,目前储氢各方面产业化程度较低,大规模发展还需要一段时间。在制氢过程中,目前水电解制氢的成本明显高于传统化石能源,未来电力成本和设备投资还有很大的降低空间。在储运过程中,现阶段氢储运系统尚不成熟,氢气输配网络、加氢站等基础设施仍需大量投资。在应用过程中,绿色氢可能会首先在一些传统工业领域推广,而氢燃料电池还处于起步阶段。

同时张立方指出,在前期部署氢能蓄能装置进入巨大,除了风光发电设备和一些制氢设备的解决方案外,生产氢能蓄能所需的、助推器、运输,因此,在短期内,氢能存储的发展在电化学储能方面会比较缓慢,后续工业过程需要各环节共同进步,完善基础设施,降低成本。

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